NGN QoS的這個目標要求QoS解決方案必須將IP的網(wǎng)絡(luò)處理機制和特定業(yè)務(wù)的QoS需求聯(lián)系起來,具體地說,需要解決如下的問題:業(yè)務(wù)層與網(wǎng)絡(luò)層如何交互和業(yè)務(wù)的QoS需求如何傳遞到底層的IP網(wǎng)絡(luò)上,網(wǎng)絡(luò)如何滿足不同的業(yè)務(wù)特定的QoS需求,網(wǎng)絡(luò)如何區(qū)分業(yè)務(wù)和非業(yè)務(wù)流量?如何實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)的QoS隔離,基于業(yè)務(wù)的QoS管理和計費,NGN QoS如何整合各種現(xiàn)有的QoS技術(shù),同時具有可繼承性和可操作性,NGN QoS如何在現(xiàn)網(wǎng)上實施。
NGN QoS的思路
最終解決NGN的QoS的方法,既不能單純地采用IP過載的機制,也不能夠照搬PSTN/ATM的QoS技術(shù),而應(yīng)該是兩種技術(shù)的融合。
隨著DWDM、ASON等光傳輸技術(shù)的發(fā)展,傳輸層可以提供的鏈路帶寬越來越寬,智能化越來越高,價格也越來越便宜。許多專家相信過量提供(over-provision)可以解決IP的QoS問題,輔之以一定的流量工程(TE)技術(shù),可以提供NGN QoS。我們認為,這種方式盡管在短期內(nèi)可行,從長遠來看,仍存在許多問題。
首先是資源的利用率問題。過量提供通常以犧牲資源利用的效率為代價,盡管鏈路比較便宜,但是網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營的綜合成本仍然較高,不斷地升級擴容會給運營商帶來極大的壓力。
其次是網(wǎng)絡(luò)流量的均衡問題。IP網(wǎng)絡(luò)的流量分布極不均衡,隨時間變化很大。過量提供要求網(wǎng)絡(luò)的每一條鏈路都要保持“輕載”,這在實際中很難實現(xiàn)。即使采用流量工程技術(shù),也難以實現(xiàn)有效動態(tài)地調(diào)節(jié)流量。
再次,城域接入問題。QoS問題是一個端到端的問題,網(wǎng)絡(luò)邊緣的QoS往往更難以控制。過量提供無法解決邊緣接入的QoS問題。例如,用戶的接入帶寬是有限的,有限的帶寬如何才能保證關(guān)鍵業(yè)務(wù)的QoS?
最后,用戶流量的需求是無窮的。事實證明,無論網(wǎng)絡(luò)的帶寬增長有多快,增長的帶寬都將很快被用戶的流量消耗掉。視頻通信、IPTV、BT文件下載、虛擬現(xiàn)實、在線游戲、網(wǎng)絡(luò)存儲等應(yīng)用將吃掉運營商能夠提供的所有帶寬。
因此,在IP網(wǎng)絡(luò)中建立有效的QoS機制,特別是針對業(yè)務(wù)流量建立QoS機制,而不是依賴于簡單的過量提供,是NGN業(yè)務(wù)承載的當務(wù)之急。
由于IP在提供QoS上存在的一些“固有”缺陷,人們自然會拿電信網(wǎng)絡(luò),如PSTN和ATM的QoS機制來與IPQoS進行對比。毋庸置疑的是,PSTN和ATM具有好得多的QoS保證能力。因此,許多專家認為IP在技術(shù)上是有缺陷的,至少是不適合要求高服務(wù)保證的電信業(yè)務(wù)的承載,應(yīng)當采用電信網(wǎng)絡(luò)的QoS機制。然而,通過仔細分析PSTN/ATM的QoS機制,我們會發(fā)現(xiàn),PSTN/ATM的QoS能力實際上是有許多其他(非技術(shù)的)有利條件的。
首先,在PSTN/ATM上承載的業(yè)務(wù)較為單一。實際上,PSTN僅承載話音業(yè)務(wù),目前,ATM也僅僅提供專線業(yè)務(wù)。單一的業(yè)務(wù)使得流量特征比較簡單,易于預測。這使得網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃可以非常逼近實際的流量,從而保證網(wǎng)絡(luò)路徑上不存在嚴重的擁塞。比較IP而言,IP上的應(yīng)用類型眾多,流量復雜。研究表明,Internet的流量模型符合“長相關(guān)”的分形特征,這就使得Internet的流量從數(shù)學上是不可預測的。
其次,PSTN/ATM上承載的電信業(yè)務(wù)以點對點通信模式為主。而當前IP上的應(yīng)用業(yè)務(wù)除了點對點模式外,還存在大量的C/S(客戶/服務(wù)器)模式和多點模式。業(yè)務(wù)模式的差異,使得IP網(wǎng)絡(luò)上流量、流向十分復雜,難以控制。
最后,PSTN/ATM的業(yè)務(wù)流量較低,盡管目前的PSTN交換機處理的話務(wù)量已經(jīng)很高,但還是遠遠比不上IP網(wǎng)絡(luò)骨干的GB級路由器處理的流量。巨大的流量壓力使得IP網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)精細的基于“流”或者“連接”的QoS控制。
因此,簡單地照搬現(xiàn)有的PSTN/ATM技術(shù)未必能夠解決業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)更為復雜的NGN的QoS問題。
然而,如果我們能夠把NGN的業(yè)務(wù)及網(wǎng)絡(luò)復雜性進行分解和隔離,就有可能在IP上通過借鑒一些電信網(wǎng)的QoS機制來解決NGN的QoS問題。一個最簡單的思路是在IP上引入資源管理設(shè)備,并根據(jù)業(yè)務(wù)構(gòu)建邏輯疊加網(wǎng),通過這個邏輯疊加網(wǎng)實現(xiàn)進行業(yè)務(wù)流量的隔離。這樣,NGN變成由多個邏輯疊加網(wǎng)構(gòu)成的多業(yè)務(wù)網(wǎng),但是在每個邏輯疊加網(wǎng)絡(luò)中僅承載單一業(yè)務(wù)(或者同一類型)的業(yè)務(wù)。因此,可以借助電信網(wǎng)的一些QoS機制來提供保證。
現(xiàn)實性問題:當前的QoS解決方案
目前,對于業(yè)務(wù)的QoS保證可以在多個層面上,采用多種技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)。
實現(xiàn)一個理想的NGNQoS需要較長的時間。對于現(xiàn)有NGN業(yè)務(wù)的QoS,一般可以采取如下方法:
(1)為業(yè)務(wù)建立(IP)專網(wǎng);
(2)采用現(xiàn)有的簡單的QoS體系,如Intserv/Diffserv,實現(xiàn)粗粒度的QoS;
(3)在應(yīng)用層上解決問題,利用應(yīng)用層技術(shù),例如CDN緩解網(wǎng)絡(luò)的QoS壓力;
(4)網(wǎng)絡(luò)層的改造,包括容量擴充(實現(xiàn)過量提供)、部署流量工程;
(5)直接采用傳輸層技術(shù),例如利用ASON等智能光交換等技術(shù)實現(xiàn)。
上述這些方法在實現(xiàn)的復雜性、性能及功能、可擴展性、可操作性、運維復雜性、實施成本、業(yè)務(wù)可管理性等方面各有不同。上述方法可能適用于不同的業(yè)務(wù)。
目前,方法(1)、(3)最常見,(4)在實施上有一定難度,但是也被廣泛采用。
專網(wǎng)的方式在實現(xiàn)上比較簡單,也能夠提供較好的QoS保證,但是對于多業(yè)務(wù)的支持和擴展性,以及隨業(yè)務(wù)快速變化的靈活性則受到限制。
近年來利用應(yīng)用層的技術(shù)實現(xiàn)QoS得到越來越多的應(yīng)用。典型的例子是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)(CDN)技術(shù)和點對點(P2P)技術(shù)。例如,對寬帶流媒體的服務(wù)質(zhì)量控制可以分為三個層次實現(xiàn):
對NGN QoS問題的思考
近年來,NGNQoS成為各運營商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供商關(guān)注的焦點。但是,QoS問題是一個十分復雜的問題,NGNQoS的最終解決也是一個長期的過程。
在對于NGNQoS的研究和實驗中,我們認為應(yīng)該把握如下的原則:以滿足NGN業(yè)務(wù)的QoS需求為導向;保持IP的基本優(yōu)點:簡單性、靈活性;充分考慮業(yè)務(wù)的QoS管理機制;盡量對用戶透明,隱藏網(wǎng)絡(luò)的復雜性;具有可操作性,能夠在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用和部署;QoS的部署應(yīng)分階段、分步驟進行。